JPH0566164A - Magnet-striction type torque sensor - Google Patents

Magnet-striction type torque sensor

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JPH0566164A
JPH0566164A JP25464091A JP25464091A JPH0566164A JP H0566164 A JPH0566164 A JP H0566164A JP 25464091 A JP25464091 A JP 25464091A JP 25464091 A JP25464091 A JP 25464091A JP H0566164 A JPH0566164 A JP H0566164A
Authority
JP
Japan
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circuit
torque
voltage
detection
magnetostrictive
Prior art date
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Pending
Application number
JP25464091A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazunori Senzaki
一徳 千崎
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
Original Assignee
Japan Electronic Control Systems Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Japan Electronic Control Systems Co Ltd filed Critical Japan Electronic Control Systems Co Ltd
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Publication of JPH0566164A publication Critical patent/JPH0566164A/en
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Abstract

PURPOSE:To detect torque applied to a magnet-striction shaft with high accuracy from a pulse duty ratio in a magnet-striction type torque sensor by using a multivibrator circuit as a detection circuit. CONSTITUTION:An oscillating circuit 21 is formed in which the rise time and fall time of pulses are varied with changes in the self inductances L1, L2 of detecting coils 7, 8 each of which detects torque applied to a magnet-striction shaft. Since the oscillating circuit 21 is such that the self inductance L2 is decreased as the self inductance L1 increases, the pulse duty ratio is varied.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用エンジ
ンの出力軸等に発生するトルクを検出するのに好適に用
いられる磁歪式トルクセンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetostrictive torque sensor which is preferably used for detecting torque generated in an output shaft of an automobile engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、自動変速機構を備えたオートマ
チック車等では、例えば自動変速機構による変速タイミ
ングを適性化するために、プロペラシャフト等にトルク
センサを取付けるようにすることが提案されている。
2. Description of the Related Art Generally, in an automatic vehicle or the like having an automatic transmission mechanism, it has been proposed to attach a torque sensor to a propeller shaft or the like in order to optimize the shift timing by the automatic transmission mechanism.

【0003】このようなトルクセンサとして、従来図4
および図5に示す磁歪式トルクセンサが知られている。
As such a torque sensor, a conventional torque sensor shown in FIG.
And the magnetostrictive torque sensor shown in FIG. 5 is known.

【0004】図中、1は例えばクロムモリブデン鋼等の
磁歪材料から形成された磁歪シャフトを示し、該磁歪シ
ャフト1は例えばプロペラシャフトの途中に設けられる
もので、両端が入力側取付部1A,出力側取付部1Bと
なり、これらの中間はスリット形成部1Cとなり、該ス
リット形成部1Cの外周には下向き45°,上向きに4
5°に刻設したスリット2,3とがそれぞれ対向して設
けられている。
In the figure, reference numeral 1 denotes a magnetostrictive shaft made of a magnetostrictive material such as chrome molybdenum steel. The magnetostrictive shaft 1 is provided, for example, in the middle of a propeller shaft. The side mounting portion 1B becomes the slit forming portion 1C in the middle thereof, and the slit forming portion 1C has an outer periphery of 45 ° downward and 4 ° upward.
Slits 2 and 3 engraved at 5 ° are provided so as to face each other.

【0005】4は前記スリット形成部1Cの外周を囲む
ように一対の軸受5,5を介して磁歪シャフト1と相対
的に回転自在に設けられたコイル固定部材を示し、該コ
イル固定部材4は車体側に固着して取付けられる。6は
前記コイル固定部材4の内周側に固着されたリング状の
コア部材を示し、該コア部材6にはスリット2,3とそ
れぞれ対向する位置に検出コイル7,8が設けられ、該
検出コイル7,8の自己インダクタンスはL1 ,L2 と
なっている。
Reference numeral 4 denotes a coil fixing member provided so as to be rotatable relative to the magnetostrictive shaft 1 via a pair of bearings 5 and 5 so as to surround the outer periphery of the slit forming portion 1C. It is fixedly attached to the vehicle body. Reference numeral 6 denotes a ring-shaped core member fixed to the inner peripheral side of the coil fixing member 4. The core member 6 is provided with detection coils 7 and 8 at positions facing the slits 2 and 3, respectively. The self-inductance of the coils 7 and 8 are L1 and L2.

【0006】また、図5は検出回路を示し、該検出回路
はブリッジ回路9,発振器10,差動増幅器11,同期
検波処理回路12,表示器13等から構成されている。
FIG. 5 shows a detection circuit, which is composed of a bridge circuit 9, an oscillator 10, a differential amplifier 11, a synchronous detection processing circuit 12, a display 13 and the like.

【0007】ここで、ブリッジ回路9は検出コイル7,
8、該検出コイル7,8の鉄損r1,r2 、調整抵抗
R,Rにより図5のように接続され、接続点a,b間は
電圧V,周波数f(例えば30KHz )の発振器10と接
続され、接続点c,dは検出コイル7,8の出力電圧V
1 ,V2 を導出する出力端子となり、当該接続点c,d
は差動増幅器11の入力端子にそれぞれ接続されてい
る。該差動増幅器11の出力端子14からの出力電圧E
0は同期検波処理回路12の入力側に発振器10の交流
電圧Vと共に入力され、該同期検波処理回路12は出力
電圧E 0を交流電圧Vにより同期させて整流して直流電
圧Eに変換し、表示器13に出力する。なお、各調整抵
抗Rは磁歪シャフト1に作用するトルクが零のとき出力
電圧E 0が零となるようにブリッジ回路9の平衡を保つ
状態に調整される。
Here, the bridge circuit 9 includes the detection coil 7,
8, iron loss r1 and r2 of the detection coils 7 and 8 and adjusting resistance
It is connected as shown in FIG. 5 by R and R, and between the connection points a and b
Connected to the oscillator 10 of voltage V and frequency f (for example, 30KHz)
And the connection points c and d are the output voltage V of the detection coils 7 and 8.
It becomes an output terminal for deriving 1, V2, and the connection points c, d
Are respectively connected to the input terminals of the differential amplifier 11.
It Output voltage E from the output terminal 14 of the differential amplifier 11
0 is the alternating current of the oscillator 10 on the input side of the synchronous detection processing circuit 12.
Input together with the voltage V, and the synchronous detection processing circuit 12 outputs
Voltage E Synchronize 0 with AC voltage V to rectify DC power
The pressure E is converted and output to the display 13. In addition, each adjustment resistance
Anti-R is output when the torque acting on the magnetostrictive shaft 1 is zero.
Voltage E Balance the bridge circuit 9 so that 0 becomes zero
Adjusted to the state.

【0008】このように構成される2コイル型の磁歪式
トルクセンサにおいては、検出コイル7,8に発振器1
0の交流電圧Vを印加すると、磁歪シャフト1の表面に
磁路が形成されるが、スリット形成部1Cの表面にスリ
ット2,3が設けられているため、表面磁界による磁路
はスリット2,3に沿って形成される。
In the two-coil type magnetostrictive torque sensor constructed as described above, the oscillator 1 is connected to the detection coils 7 and 8.
When an AC voltage V of 0 is applied, a magnetic path is formed on the surface of the magnetostrictive shaft 1, but since the slits 2 and 3 are provided on the surface of the slit forming portion 1C, the magnetic path due to the surface magnetic field is the slit 2. 3 is formed.

【0009】一方、磁歪シャフト1の入力側取付部1A
に図4に示すような矢示方向のトルクTを加えたとする
と、スリット2には引っ張り応力+σが発生し、スリッ
ト3には圧縮応力−σが発生する。そして、磁歪シャフ
ト1に正の磁歪材を用いている場合、引っ張り応力+σ
により透磁率μが増加し、圧縮応力−σにより透磁率μ
が減少することが知られている。
On the other hand, the input side mounting portion 1A of the magnetostrictive shaft 1
When a torque T in the direction of the arrow as shown in FIG. 4 is applied to the slit 2, a tensile stress + σ is generated in the slit 2 and a compressive stress −σ is generated in the slit 3. When a positive magnetostrictive material is used for the magnetostrictive shaft 1, the tensile stress + σ
Increases the magnetic permeability μ, and the compressive stress −σ increases the magnetic permeability μ.
Is known to decrease.

【0010】然るに、検出コイル7,8の自己インダク
タンスL1 ,L2 は、次の数式1により算出される。
Therefore, the self-inductances L1 and L2 of the detection coils 7 and 8 are calculated by the following formula 1.

【0011】[0011]

【数1】 [Equation 1]

【0012】また、ブリッジ回路9において、L1 ,r
1 はRに、L2 ,r2 はRにそれぞれ直列接続されてい
るから、検出コイル7,8を流れる電流i1 ,i2 は次
の数式2のようになる。
In the bridge circuit 9, L1, r
Since 1 is connected to R and L2 and r2 are connected to R in series, the currents i1 and i2 flowing through the detection coils 7 and 8 are expressed by the following formula 2.

【0013】[0013]

【数2】 [Equation 2]

【0014】そして、接続点c,dの出力電圧V1 ,V
2 は、次の数式3のようになる。
The output voltages V1 and V at the connection points c and d
2 becomes like the following formula 3.

【0015】[0015]

【数3】 ただし、α1 ,α2 :位相角[Equation 3] Where α1, α2: phase angle

【0016】さらに、差動増幅器11の出力端子14か
ら出力される出力電圧E0 は、数式4のようになる。
Further, the output voltage E0 output from the output terminal 14 of the differential amplifier 11 is given by the equation (4).

【0017】[0017]

【数4】E0 =A×(V1 −V2 ) ただし、A:増幅率[Equation 4] E0 = A × (V1−V2) where A: amplification factor

【0018】また、同期検波処理回路12では、差動増
幅器11からの出力電圧E0 を発振器10からの交流電
圧Vにより同期検波処理すると共に整流し、磁歪シャフ
ト1に作用するトルクTを直流電圧Eとして表示器13
に出力し、該表示器13でトルクTを直流電圧Eとして
表示する。
In the synchronous detection processing circuit 12, the output voltage E0 from the differential amplifier 11 is synchronously detected and rectified by the AC voltage V from the oscillator 10, and the torque T acting on the magnetostrictive shaft 1 is converted into the DC voltage E. As display 13
The torque T is displayed as a DC voltage E on the display 13.

【0019】かくして、磁歪シャフト1に矢示方向のト
ルクTを加えた場合、スリット2側では引張り応力+σ
により透磁率μが増加するから、該スリット2に対向す
る検出コイル7の自己インダクタンスL1 が増加して、
該検出コイル7に流れる電流i1 が減少し、出力電圧V
1 が減少する。一方、スリット3側では圧縮応力−σに
より透磁率μが減少するから、該スリット3に対向する
検出コイル8の自己インダクタンスL2 が減少して、該
検出コイル8を流れる電流i2 は増加し、出力電圧V2
が増加する。そして、出力電圧V1 ,V2 は前記数式
1、数式3による透磁率μの変化に基づいて位相差α1
,α2 を生じさせると共に、数式3に示すように振幅
(電圧値)を変化させる。特に、この位相差によって数
式4による出力電圧E 0は比較的大きな振幅(電圧値)
となり、前記矢示方向のトルクTに比例した検出信号を
出力電圧E 0として同期検波処理回路12に出力し、表
示器13でトルクTに対応した負の直流電圧Eを表示す
る。
Thus, the magnetostrictive shaft 1 is moved in the direction of the arrow.
When Luk T is added, tensile stress + σ on the slit 2 side
Since the magnetic permeability μ increases due to the
The self-inductance L1 of the detection coil 7 increases,
The current i1 flowing through the detection coil 7 decreases and the output voltage V
1 decreases. On the other hand, on the slit 3 side, the compressive stress becomes −σ.
Since the magnetic permeability μ is further reduced, it faces the slit 3.
The self-inductance L2 of the detection coil 8 decreases,
The current i2 flowing through the detection coil 8 increases and the output voltage V2
Will increase. The output voltages V1 and V2 are calculated by
1 and the phase difference α1
 , Α2 is generated and the amplitude is
Change (voltage value). In particular, this phase difference
Output voltage E according to equation 4 0 is a relatively large amplitude (voltage value)
And the detection signal proportional to the torque T in the direction of the arrow
Output voltage E It is output to the synchronous detection processing circuit 12 as 0, and
Display the negative DC voltage E corresponding to the torque T on the indicator 13.
It

【0020】一方、電磁シャフト1に矢示方向と逆方向
のトルクTを加えた場合には、検出コイル7に流れる電
流i1が増加し、検出コイル8に流れる電流i2が減少する
から、前記数式4により出力電圧E 0として同期検波処
理回路12に出力し、表示器13でトルクTに対応した
正の直流電圧Eを表示する。
On the other hand, the electromagnetic shaft 1 has a direction opposite to the direction of the arrow.
When the torque T of is applied,
The flow i1 increases and the current i2 flowing through the detection coil 8 decreases.
From the output voltage E Synchronous detection processing as 0
Output to the logic circuit 12 and correspond to the torque T on the display 13.
Display the positive DC voltage E.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、磁歪シャフト1に発生する応力を検出コイ
ル7,8の自己インダクタンスL1 ,L2 の変化として
検出し、ブリッジ回路9,発振器10,差動増幅器1
1,同期検波処理回路12,表示器13等からなる検出
回路で処理するものであるから、該検出回路の回路構成
が複雑になると共に、発振器10および同期検波処理回
路12のように高精度の回路を必要とするため、コスト
高になるという問題がある。
By the way, in the above-mentioned prior art, the stress generated in the magnetostrictive shaft 1 is detected as a change in the self-inductances L1 and L2 of the detection coils 7 and 8, and the bridge circuit 9, the oscillator 10 and the differential circuit are detected. Motion amplifier 1
1, the synchronous detection processing circuit 12, the display 13 and the like are processed by the detection circuit, so that the circuit configuration of the detection circuit becomes complicated and the oscillator 10 and the synchronous detection processing circuit 12 have high accuracy. Since a circuit is required, there is a problem that the cost becomes high.

【0022】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は簡単な電子回路で検出回路を構
成し、コスト低減を図るだけでなく、検出精度も向上で
きる磁歪式トルクセンサを提供することを目的としてい
る。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. The present invention has a magnetostrictive torque sensor which can improve detection accuracy as well as cost reduction by configuring a detection circuit with a simple electronic circuit. Is intended to provide.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明が採用する構成の特徴は、検出回路を、各
検出コイルのインダクタンスにより発振させるマルチバ
イブレータ式の発振回路により構成し、該発振回路から
の信号に基づいてそのパルスデューティ比からトルクを
算出するようにしたことにある。
The features of the configuration adopted by the present invention to solve the above-mentioned problems are that the detection circuit is constituted by a multivibrator type oscillation circuit that oscillates by the inductance of each detection coil. The torque is calculated from the pulse duty ratio based on the signal from the oscillator circuit.

【0024】[0024]

【作用】上記構成により、磁歪シャフトに加わるトルク
の変化を、各検出コイルのインダクタンスとして検出
し、このインダクタンスの変化によりマルチバイブレー
タ式の発振回路から発生するパルスの立ち上り時間およ
び立ち下がり時間を可変にして、パルスデューティ比を
変化させることができる。
With the above structure, the change in the torque applied to the magnetostrictive shaft is detected as the inductance of each detection coil, and the change in the inductance makes the rise time and fall time of the pulse generated from the multivibrator type oscillation circuit variable. Thus, the pulse duty ratio can be changed.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明の実施例を図1ないし図3に基
づき説明する。なお、実施例では前述した従来技術と同
一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する
ものとする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the embodiments, the same components as those of the above-described conventional technique are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0026】図1は検出回路を示し、該検出回路は後述
する発振回路21,波形整形回路29,平滑回路35お
よび増幅回路38とから大略構成されている。
FIG. 1 shows a detection circuit, which is roughly composed of an oscillation circuit 21, a waveform shaping circuit 29, a smoothing circuit 35, and an amplification circuit 38 which will be described later.

【0027】21は発振回路を示し、該発振回路21は
コレクタ結合形非安定マルチバイブレータ回路により構
成され、基準電圧VCCおよびアース間に検出コイル7と
直列に接続されたスイッチングトランジスタ22と、該
スイッチングトランジスタ22と対向し、基準電圧VCC
およびアース間に検出コイル8と直列に接続されたスイ
ッチングトランジスタ23と、前記検出コイル7とスイ
ッチングトランジスタ22との間の接続点とスイッチン
グトランジスタ23のベースとの間に接続され、時定数
を設定する抵抗値R1 を有するベース抵抗24と、該ベ
ース抵抗24と対向するように、前記検出コイル8とス
イッチングトランジスタ23との間の接続点とスイッチ
ングトランジスタ22のベースとの間に並列に接続さ
れ、時定数を設定する抵抗値R2 (=R1 )を有するベ
ース抵抗25とから大略構成されている。また、26,
26は前記検出コイル7,8の出力側とスイッチングト
ランジスタ22,23との間の接続点とアースとの間に
それぞれツェナーダイオード27,27と直列に接続さ
れた電流調整抵抗、28,28は前記ベース抵抗24,
25にそれぞれ並列に接続され、スイッチングトランジ
スタ22,23での時定数を小さくするスピードアップ
コンデンサを示す。なお、トランジスタ22,23は同
一トランジスタを用いるものとする。
Reference numeral 21 denotes an oscillating circuit. The oscillating circuit 21 is composed of a collector-coupled astable multivibrator circuit, and a switching transistor 22 connected in series with a detection coil 7 between a reference voltage Vcc and ground and the switching circuit 22. Facing the transistor 22, the reference voltage Vcc
And a ground connected to the switching transistor 23 connected in series with the detection coil 8 and a connection point between the detection coil 7 and the switching transistor 22 and the base of the switching transistor 23 to set a time constant. A base resistor 24 having a resistance value R1 is connected in parallel between the connection point between the detection coil 8 and the switching transistor 23 and the base of the switching transistor 22 so as to face the base resistor 24. The base resistor 25 has a resistance value R2 (= R1) for setting a constant. Also, 26,
Reference numeral 26 is a current adjusting resistor connected in series with the Zener diodes 27, 27 between the connection point between the output side of the detection coils 7, 8 and the switching transistors 22, 23 and the ground, and 28, 28 are the above-mentioned. Base resistance 24,
25 is a speed-up capacitor that is connected in parallel to 25 and reduces the time constant of the switching transistors 22 and 23. The transistors 22 and 23 use the same transistor.

【0028】また、発振回路21は検出コイル7,8の
自己インダクタンスL1 ,L2 およびベース抵抗24,
25の抵抗値R1 ,R2 から設定される時定数によりス
イッチングトランジスタ22,23が交互にON状態と
なり、スイッチングトランジスタ23側のツェナーダイ
オード27と抵抗26との接続点Aからは方形波の出力
電圧V1 が波形整形回路29に出力される。
Further, the oscillation circuit 21 includes the self-inductances L1 and L2 of the detection coils 7 and 8 and the base resistance 24,
The switching transistors 22 and 23 are alternately turned on by the time constant set from the resistance values R1 and R2 of 25, and the square wave output voltage V1 from the connection point A between the Zener diode 27 and the resistor 26 on the switching transistor 23 side. Is output to the waveform shaping circuit 29.

【0029】そして、この出力電圧V1 の方形波の波高
値は基準電圧VCCに近づき、出力の立ち上がり時間はト
ランジスタ22のON時間(TON1 )となり、立ち下が
り時間はトランジスタ23のON時間(TON2)とな
る。
The peak value of the square wave of the output voltage V1 approaches the reference voltage Vcc, the rise time of the output is the ON time (TON1) of the transistor 22, and the fall time is the ON time (TON2) of the transistor 23. Become.

【0030】ここで、トランジスタ22のTON1 は次の
数式5のようになる。
Here, TON1 of the transistor 22 is expressed by the following formula 5.

【0031】[0031]

【数5】 ただし、V02 :検出コイル8の電圧損失 hie1 :トランジスタ22の入力抵抗 hfe :トランジスタ22の直流増幅率[Equation 5] However, V02: Voltage loss of the detection coil 8 hie1: Input resistance of the transistor 22 hfe: DC amplification factor of the transistor 22

【0032】また、トランジスタ23のTON2 は次の数
式6のようになる。
TON2 of the transistor 23 is given by the following equation 6.

【0033】[0033]

【数6】 ただし、V01 :検出コイル7の電圧損失 hie1 :トランジスタ23の入力抵抗 hfe :トランジスタ23の直流増幅率[Equation 6] However, V01: voltage loss of the detection coil 7 hie1: input resistance of the transistor 23 hfe: DC amplification factor of the transistor 23

【0034】これらの数式5,6により発振周波数f
は、
According to these equations 5 and 6, the oscillation frequency f
Is

【0035】[0035]

【数7】 となり、パルスデューティ比D1 は、[Equation 7] And the pulse duty ratio D1 is

【0036】[0036]

【数8】 となる。[Equation 8] Becomes

【0037】29は波形整形回路を示し、該波形整形回
路29はヒステリシスコンパレータ回路により構成さ
れ、オペアンプ30と、基準電圧VCCとアースとの間に
直列に接続され、該オペアンプ30の非反転端子に入力
される判定電圧Vi を設定する抵抗31,32と、前記
オペアンプ30の出力端子に接続され、前記抵抗31,
32の各入力側に接続される帰還抵抗33,34とから
構成され、前記オペアンプ30の反転端子は発振回路2
1の出力電圧V1 が出力されるスイッチングトランジス
タ23側のツェナーダイオード27と抵抗26との接続
点Aに接続されている。そして、発振回路21からの出
力電圧V1 の方形波を完全な方形波に整形すべく、判定
電圧Vi 以下の入力電圧に対して、帰還抵抗33,34
により設定される波高値の整形電圧V2 を出力する。な
お、この整流においては、波高値を設定し直すと共に、
立ち上がり時間TON1 と立ち下がり時間TON2 とを反転
させて出力するから、平滑回路35に出力される整形電
圧V2 のパルスデューティ比Dは、
Reference numeral 29 denotes a waveform shaping circuit. The waveform shaping circuit 29 is composed of a hysteresis comparator circuit, is connected in series between the operational amplifier 30, the reference voltage Vcc and the ground, and is connected to the non-inverting terminal of the operational amplifier 30. The resistors 31 and 32 for setting the input judgment voltage Vi and the resistors 31 and 32 connected to the output terminal of the operational amplifier 30
A feedback resistor 33, 34 connected to each input side of 32, and the inverting terminal of the operational amplifier 30 is the oscillation circuit 2
It is connected to a connection point A between the Zener diode 27 and the resistor 26 on the side of the switching transistor 23 where the output voltage V1 of 1 is output. Then, in order to shape the square wave of the output voltage V1 from the oscillation circuit 21 into a perfect square wave, the feedback resistors 33 and 34 are applied to the input voltage equal to or lower than the judgment voltage Vi.
The shaping voltage V2 having the peak value set by is output. In addition, in this rectification, while setting the peak value again,
Since the rising time TON1 and the falling time TON2 are inverted and output, the pulse duty ratio D of the shaping voltage V2 output to the smoothing circuit 35 is

【0038】[0038]

【数9】 となる。[Equation 9] Becomes

【0039】35は平滑回路を示し、該平滑回路35は
抵抗36とコンデンサ37をL形に接続することにより
L形積分回路を構成し、前記波形整形回路29からの整
形電圧V2 を平滑して直流電圧E1 に変換する。
Reference numeral 35 represents a smoothing circuit. The smoothing circuit 35 constitutes an L-type integrating circuit by connecting a resistor 36 and a capacitor 37 in an L-shape to smooth the shaping voltage V2 from the waveform shaping circuit 29. Convert to DC voltage E1.

【0040】38は増幅回路を示し、該増幅回路38は
オペアンプ39により構成され、前記平滑回路35から
の直流電圧E1 を増幅して、表示器等に出力する。
Reference numeral 38 denotes an amplifier circuit, which is composed of an operational amplifier 39, amplifies the DC voltage E1 from the smoothing circuit 35, and outputs it to a display or the like.

【0041】本実施例による磁歪式トルクセンサは上述
の如き構成を有するもので、次に磁歪シャフト1に加わ
るトルクの検出動作について、図2および図3に基づい
て説明する。
The magnetostrictive torque sensor according to the present embodiment has the above-mentioned structure. Next, the operation of detecting the torque applied to the magnetostrictive shaft 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

【0042】図2は、波形整形回路29からの整形電圧
V2 を示したもので、磁歪シャフト1にトルクを加えな
い場合、磁歪シャフト1に図4の矢示方向にトルク(以
下、「正方向のトルク」という)を加えた場合、磁歪シ
ャフト1に図4の矢示方向の逆にトルク(以下、「負方
向のトルク」という)を加えた場合の特性線図を表して
いる。
FIG. 2 shows the shaping voltage V2 from the waveform shaping circuit 29. When torque is not applied to the magnetostrictive shaft 1, torque is applied to the magnetostrictive shaft 1 in the direction of the arrow in FIG. 4) is applied to the magnetostrictive shaft 1 in the opposite direction of the arrow in FIG. 4 (hereinafter referred to as “negative direction torque”).

【0043】ここで、磁歪シャフト1にトルクを加えな
い場合には、ベース抵抗24,25を調整することによ
り、前記数式8のパルスデューティ比D1 (即ち、パル
スデューティ比D)が50%になるように設定されてい
る。
Here, when torque is not applied to the magnetostrictive shaft 1, the pulse duty ratio D1 (that is, the pulse duty ratio D) of the above equation 8 becomes 50% by adjusting the base resistors 24 and 25. Is set.

【0044】次に、磁歪シャフト1に正方向のトルクを
加えた場合には、従来技術で述べたように、該磁歪シャ
フト1に刻設されたスリット2側では引張り応力+σに
より透磁率μが増加し、該スリット2に対向する検出コ
イル7の自己インダクタンスL1 が増加し、一方スリッ
ト3側では圧縮応力−σにより透磁率μが減少し、該ス
リット3に対向する検出コイル8の自己インダクタンス
L2 が減少する。これにより、発振回路21から出力さ
れる出力電圧V1 の立ち上り時間TON1 および立ち下が
り時間TON2 との関係は、前記数式5,6からTON1 <
TON2 となる。さらに、出力電圧V1 は波形整形回路2
9により反転されるからTON1 >TON2となり、図2中
の中段に示すような波形となる。
Next, when a torque in the positive direction is applied to the magnetostrictive shaft 1, as described in the prior art, on the slit 2 side engraved in the magnetostrictive shaft 1, the magnetic permeability μ is increased by the tensile stress + σ. It increases and the self-inductance L1 of the detection coil 7 facing the slit 2 increases, while the permeability μ decreases on the slit 3 side due to the compressive stress −σ, and the self-inductance L2 of the detection coil 8 facing the slit 3 increases. Is reduced. As a result, the relationship between the rising time TON1 and the falling time TON2 of the output voltage V1 output from the oscillator circuit 21 can be calculated from the above equations (5) and (6).
It becomes TON2. Further, the output voltage V1 is applied to the waveform shaping circuit 2
Since it is inverted by 9, TON1> TON2, and the waveform is as shown in the middle part of FIG.

【0045】一方、、磁歪シャフト1に負方向のトルク
を加えた場合には、発振回路21から出力される出力電
圧V1 においては、TON1 >TON2 のパルス波形が出力
され、波形整形回路29により、TON1 <TON2 となっ
て、図2中の下段に示すような波形となる。
On the other hand, when a negative torque is applied to the magnetostrictive shaft 1, a pulse waveform of TON1> TON2 is output at the output voltage V1 output from the oscillation circuit 21, and the waveform shaping circuit 29 causes TON1 <TON2, and the waveform is as shown in the lower part of FIG.

【0046】次に、磁歪シャフト1にトルクを加えたと
きのパルスデューティ変化率αについて説明する。この
パルスデューティ変化率αは、トルクが零のときのパル
スデューティ比D0 を基準とした変化率αを示し、次の
数式10のように演算することができる。
Next, the pulse duty change rate α when torque is applied to the magnetostrictive shaft 1 will be described. The pulse duty change rate α indicates the change rate α based on the pulse duty ratio D0 when the torque is zero, and can be calculated as in the following Expression 10.

【0047】[0047]

【数10】 [Equation 10]

【0048】ここで、このパルスデューティ変化率αは
平滑回路35からの直流電圧E1 の変化に対応している
から、トルク印加が零のときの直流電圧E1 の電圧値を
基準として、線形の特性を得ることができ、増幅回路3
8からは図3に示す如く、トルクの大きさに比例した直
流電圧Eを出力する。
Since the pulse duty change rate α corresponds to the change in the DC voltage E1 from the smoothing circuit 35, a linear characteristic is obtained with the voltage value of the DC voltage E1 when the torque application is zero as a reference. And the amplifier circuit 3
As shown in FIG. 3, a DC voltage E proportional to the magnitude of the torque is output from the No. 8.

【0049】かくして、本実施例によれば、磁歪シャフ
ト1に加わるトルクを検出する検出コイル7,8を回路
構成の一部にしたマルチバイブレータ回路により発振回
路21を構成し、この発振回路21からの出力電圧V1
に波形整形回路29,平滑回路35等を接続することに
より、磁歪シャフト1に加わるトルクにより、波形整形
回路29からの整形電圧V2 のパルスデューティ比Dを
変化させ、このパルスデューティ比Dの変化により、ト
ルクを直流電圧Eとして検出し、高精度のトルク検出を
行なうことができる。
Thus, according to this embodiment, the oscillation circuit 21 is constituted by the multivibrator circuit in which the detection coils 7 and 8 for detecting the torque applied to the magnetostrictive shaft 1 are part of the circuit configuration, and the oscillation circuit 21 Output voltage V1
By connecting the waveform shaping circuit 29, the smoothing circuit 35, etc. to the, the pulse duty ratio D of the shaping voltage V2 from the waveform shaping circuit 29 is changed by the torque applied to the magnetostrictive shaft 1, and the pulse duty ratio D is changed. , The torque is detected as the DC voltage E, and highly accurate torque detection can be performed.

【0050】また、従来技術のようにブリッジ回路9,
発振器10,差動増幅器11,同期検波処理回路12等
の回路を外部に設ける必要がなくなり、回路構成を簡単
にできると共に、コスト低減を図ることができる。
Further, as in the prior art, the bridge circuit 9,
It is not necessary to provide circuits such as the oscillator 10, the differential amplifier 11, the synchronous detection processing circuit 12 and the like outside, and the circuit configuration can be simplified and the cost can be reduced.

【0051】なお、前記実施例では、磁歪シャフト1に
加わるトルク零のときのパルスデューティ比Dを50%
とした場合について述べたが、回路構成によりトルク零
のときのパルスデューティ比Dに対して増幅回路38で
増幅率を任意に設定することにより用いるようにすれ
ば、発振回路21における初期設定を省略することがで
きる。
In the above embodiment, the pulse duty ratio D when the torque applied to the magnetostrictive shaft 1 is zero is 50%.
However, if the amplifier circuit 38 is used by arbitrarily setting the amplification factor with respect to the pulse duty ratio D when the torque is zero, the initial setting in the oscillation circuit 21 can be omitted. can do.

【0052】また、発振回路21の構成をトランジスタ
22,23等により構成したが、論理回路によるICに
よって構成するようにしてもよい。
Although the oscillator circuit 21 is composed of the transistors 22 and 23 and the like, it may be composed of an IC of a logic circuit.

【0053】さらに、前記実施例では2コイル型のトル
クセンサについて述べたが、本発明はこれに限らず、4
コイル型のトルクセンサに用いることもできる。
Furthermore, although the two-coil type torque sensor has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and it is not limited to this.
It can also be used for a coil type torque sensor.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば、検
出回路を磁歪シャフトに加わるトルクを検出する各検出
コイルを回路構成の一部にしたマルチバイブレータ式の
発振回路により構成したから、該発振回路からの信号に
よるパルスデューティ比からトルクを簡単な回路構成で
高精度に算出することができると共に、検出回路のコス
トダウンを図ることができる。
As described above in detail, according to the present invention, the detection circuit is constituted by the multivibrator type oscillation circuit in which each detection coil for detecting the torque applied to the magnetostrictive shaft is part of the circuit configuration. Torque can be calculated with high accuracy with a simple circuit configuration from the pulse duty ratio based on the signal from the oscillation circuit, and the cost of the detection circuit can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例による磁歪式トルクセンサの検
出回路を示す回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a detection circuit of a magnetostrictive torque sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】トルクを加えた場合のトルクとパルス出力との
関係を示す特性線図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between torque and pulse output when torque is applied.

【図3】実施例によって得られるトルクと直流電圧との
関係を示す特性線図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between torque and DC voltage obtained in the example.

【図4】従来技術による磁歪式トルクセンサの構成図で
ある。
FIG. 4 is a configuration diagram of a magnetostrictive torque sensor according to a conventional technique.

【図5】従来技術による検出回路の回路構成図である。FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a detection circuit according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁歪シャフト 7,8 検出コイル 21 発振回路 29 波形整形回路 35 平滑回路 38 増幅回路 L1 ,L2 自己インダクタンス D1 ,D パルスデューティ比 α パルスデューティ変化率 1 Magnetostrictive shaft 7, 8 Detection coil 21 Oscillation circuit 29 Waveform shaping circuit 35 Smoothing circuit 38 Amplification circuit L1, L2 Self-inductance D1, D Pulse duty ratio α Pulse duty change rate

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁歪シャフトと、該磁歪シャフトの外周
側に設けられた少なくとも一対の検出コイルと、該各検
出コイルからのインダクタンスの変化により前記磁歪シ
ャフトにかかるトルクを算出する検出回路とからなる磁
歪式トルクセンサにおいて、前記検出回路を、各検出コ
イルのインダクタンスにより発振させるマルチバイブレ
ータ式の発振回路により構成し、該発振回路からの信号
に基づいてそのパルスデューティ比からトルクを算出す
るようにしたことを特徴とする磁歪式トルクセンサ。
1. A magnetostrictive shaft, at least a pair of detection coils provided on the outer peripheral side of the magnetostrictive shaft, and a detection circuit for calculating a torque applied to the magnetostrictive shaft by a change in inductance from each detection coil. In the magnetostrictive torque sensor, the detection circuit is composed of a multivibrator type oscillation circuit that oscillates by the inductance of each detection coil, and the torque is calculated from the pulse duty ratio based on the signal from the oscillation circuit. A magnetostrictive torque sensor characterized by the above.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19820882C1 (en) * 1998-05-09 1999-10-28 Daimler Chrysler Ag Noncontact torque measurement arrangement
EP1426749A1 (en) * 2002-12-06 2004-06-09 HONDA MOTOR CO., Ltd. Torque sensor
US10983019B2 (en) 2019-01-10 2021-04-20 Ka Group Ag Magnetoelastic type torque sensor with temperature dependent error compensation
US11486776B2 (en) 2016-12-12 2022-11-01 Kongsberg Inc. Dual-band magnetoelastic torque sensor
US11821763B2 (en) 2016-05-17 2023-11-21 Kongsberg Inc. System, method and object for high accuracy magnetic position sensing

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19820882C1 (en) * 1998-05-09 1999-10-28 Daimler Chrysler Ag Noncontact torque measurement arrangement
EP1426749A1 (en) * 2002-12-06 2004-06-09 HONDA MOTOR CO., Ltd. Torque sensor
US6966232B2 (en) 2002-12-06 2005-11-22 Honda Motor Co., Ltd. Torque sensor
US11821763B2 (en) 2016-05-17 2023-11-21 Kongsberg Inc. System, method and object for high accuracy magnetic position sensing
US11486776B2 (en) 2016-12-12 2022-11-01 Kongsberg Inc. Dual-band magnetoelastic torque sensor
US10983019B2 (en) 2019-01-10 2021-04-20 Ka Group Ag Magnetoelastic type torque sensor with temperature dependent error compensation

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